随着人們對可再生和環境友好能源的不斷探索，光電催化（PEC）水分解作為綠色制氫最有前途的策略之一而受到廣泛關注。我校澳门京葡娱乐网和能源材料化學研究院武利民教授和王蕾教授聯合團隊在前期通過原位合成NiB 層大大提高BiVO4光電極的中性電解質 PEC性能（Sci. Adv. 2023, 9, eade4589），通過單原子摻雜光電極調控載流子傳輸（Nat. Commun. 2023, 14, 2640）基礎上，針對a-Fe2O3光電極存在的電子遷移率低，電子-空穴複合嚴重，空穴擴散長度短（2至4 nm）和水氧化動力學慢等問題，設計并開發了一種Ru-P雙原子位點負載的a-Fe2O3光陽極。

在單原子工程引導下，将Ru和P的雙原子位點分散到赤鐵礦上（DASs Ru-P:Fe2O3），構建了高效氧化鐵光電極。構建的半導體在1.23和1.50 VRHE下顯示出4.55和6.5 mA cm-2的光電流密度以及0.58 VRHE的起始電位。更為重要的是，該光電極在一個太陽光照射下ABPE效率達到1.00%。動力學實驗結果表明，低含量的Ru以單原子形式負載在a-Fe2O3表面，同時與P原子形成Ru-P鍵，該協同作用有效抑制了光生載流子的複合，增加了載流子分離和電荷快速傳輸。DFT理論計算結果進一步證明了相比于Ru-O鍵，Ru-P鍵更加有效地延長載流子壽命，并使其參與到水氧化反應中。這項工作提供了一種通過在半導體中構建雙位點增強電荷載流子傳輸的有效策略，同時，也為制備其它高效太陽能水分解光電極提供了新思路。相關成果發表在美國科學院院刊PNAS (PNAS, 2023, 120, e2300493120)。

我校澳门京葡娱乐网2020級博士研究生高瑞廷為第一作者，武利民教授和王蕾教授為共同通訊作者。該工作得到科技部重點研發計劃納米專項、基金委創新研究群體、内蒙古自治區草原英才計劃、内蒙古自治區“傑出青年”、澳门京葡娱乐网青年科技英才培育等項目的支持。 論文鍊接：Rui-Ting Gao , Lijia Li, Yanbo L, Yang Yang, Jinlu He, Xianhu Liu , Xueyuan Zhang , Lei Wan, and Limin Wu, https://doi.org/10.1073/pnas.2300493120.